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新工藝可將聚乙烯裂解成丙烯

   2022-10-10 科技日報

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核心提示:科技日報北京9月30日電 (實習記者 張佳欣)無處不在的塑料袋是出了名的難回收。即便被回收,也難以重新制

科技日報北京9月30日電 (實習記者 張佳欣)無處不在的塑料袋是出了名的難回收。即便被回收,也難以重新制造出高價值的東西。美國加州大學伯克利分校和勞倫斯·伯克利國家實驗室開發出一項新工藝,使用催化劑將長聚乙烯(PE)聚合物分解成均勻的短鏈,即三碳分子丙烯,這是制造其他高價值塑料(如聚丙烯)的原料。相關論文發表在最新一期《科學》雜志上。

聚乙烯塑料約占全球塑料市場的1/3,每年從化石燃料中生產超過1億噸,其中原料包括頁巖氣。新工藝將聚乙烯解聚并轉化為丙烯,是一種升級循環的方式,可從基本已經一文不值的廢物中生產更高價值的產品,同時減少化石燃料的使用。

新工藝需要用催化劑打破聚乙烯上的兩個碳氫鍵,研究人員最初采用的是銥催化劑,后來是鉑—錫和鉑—鋅催化劑,以創造一個活性的碳—碳雙鍵。有了這個“缺口”,就可以通過與乙烯和另外兩種協同反應的催化劑進行反應,從而解開聚合物的鏈條。

接著,研究人員添加由鈀制成的第二種催化劑,使丙烯分子(三碳分子)能夠反復地從反應端被剪除。結果表明,80%的聚乙烯被還原為丙烯。

該團隊證明,該工藝適用于各種PE塑料,包括半透明奶瓶、不透明洗發水瓶、PE包裝、黑色硬塑料蓋等,所有這些都被有效地還原為丙烯,只需去除著色劑即可。

“只要回收利用,很多聚乙烯塑料就會變成低檔材料。你不能拿一個回收的塑料袋,再用它制造一個相同質量的塑料袋。”加州大學伯克利分校亨利·拉波波特有機化學教授約翰·哈特威格說,“但如果你能把該塑料袋的單體分解成小塊,然后再聚合,那就無需更多化石原料,而是把它作為碳源來制造其他東西,比如聚丙烯。我們將減少用于這一目的的頁巖氣,或用于丙烯的其他用途,并填補所謂的丙烯缺口。”

最近,研究團隊還使用了創新的催化技術,創造了一種將聚乙烯袋轉化為粘合劑的工藝,這是另一種有價值的產品。總而言之,這些新工藝會將塑料垃圾“變廢為寶”。



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